Тема 2.4 Обработка сложных поверхностей и корпусных деталей.

Дата: 2025-06-15; Просмотры: 1

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Урок № 54

Тема 2.4 Обработка сложных поверхностей и корпусных деталей.

Тема урока: «Обработка корпусных деталей»

Цели урока:

Дидактическая:

создание условий для формирования знаний о методах обработки различных поверхностей корпусных деталей, об особенностях обработки на автоматизированном оборудовании.

Воспитательная:

воспитание интереса к будущей профессии.

Развивающая:

развитие познавательного интереса, гибкости мышления.

Оснащение урока:

1 Интерактивная доска.

Вид урока: смешанный урок

Методы и приёмы: сообщение нового материала с элементами демонстрации и привлечением студентов.

План урока.

1. Назначение и технические условия на изготовление корпусных деталей.

2. Материал и способы получения заготовок.

3. Обработка корпусных деталей.

3.1 Обработка наружных плоскостей корпусных деталей.

3.2 Обработка основных отверстий.

3.3 Обработка крепежных и других отверстий.

3.4 Отделка основных отверстий.

4. Обработка корпусных деталей на станках с ЧПУ.

5. Контроль корпусных деталей.

Задание на дом: 2. с.152-167

Урок № 54 Теоретический материал.

1. Назначение и технические условия на изготовление корпусных деталей.

Корпусные детали предназначены для размещения в них сборочных единиц и деталей. Корпусные детали должны обеспечи­вать постоянство точности относительного .положения деталей и механизмов как в статическом состоянии, так и при эксплуатации машины, поэтому они должны обладать достаточной жесткостью.

Конструктивные особенности и точность изготовления. Так как к корпусным деталям прикрепляют сборочные единицы, агре­гаты и отдельные детали, то их базовые поверхности должны быть точными, а сами корпуса - прочными и жесткими, чтобы обеспе­чивалась неизменность взаимного положения всех присоединен­ных элементов в течение всего ресурса машины. Многообразие машин определяет все многообразие форм корпусных деталей. В укрупненном плане корпусные детали можно условно подразде­лить на следующие группы:

■ коробчатого типа;

■ сложной пространственной формы;

■ совершающие возвратно-поступательное или враща­тельное движение (подвижные);

■ открытые типа крышек, плит, поддонов;

■ цельные или составные (разборные) и др.

Базовые поверхности корпусов, служащие для прикрепления к ним других элементов конструкции машины, в большинстве слу­чаев имеют плоскую и цилиндрическую форму. На этих поверхностях могут располагаться вспрмогательные базирующие поверхности – поверхности отверстий и плоскостей. Отверстия корпусных деталей подразделяют на основные (точные) и вспомо­гательные. Основные отверстия служат опорами валов и подшип­ников, вспомогательные предназначены для монтажа болтов, мас­ленок и др.

К корпусным деталям предъявляют требования по точности, прочности, жесткости, износостойкости, минимальным деформа­циям при переменной температуре, герметичности, удобству мон­тажа и демонтажа деталей. Требованиями по точности являются изготовление диаметров основных отверстий под подшипники с полем допуска Н7 и Ra 1,6...0,4 мкм, допуск соосности отверстий, который задают в пределах половины поля допуска на диаметр меньшего отверстия, допуск конусообразности и овальности не более 0,3...0,5 поля допуска на соответствующий диаметр.

Допуск параллельности осей отверстий составляет 0,02...0,05 мм на 100 мм длины. Сопрягаемые поверхности имеют отклонения от прямолинейности 0,05...0,2 мм на всей длине и Ra 1,6...0,8 мкм. Поверхности скольжения допускают отклонения от плоскостно­сти 0,02...0,05 мм на 1000 мм и Ra 0,8...0,4 мкм. Допуск перпенди­кулярности торцовых поверхностей осям отверстий не более 0,01 ...0,05 мм на 100 мм радиуса торца и Ra 0,8...0,4 мкм. У разъ­емных корпусов несовпадение осей отверстий с плоскостью разъ­ема допускается в пределах ±0,2 мм.

2. Материал и способы получения заготовок.

Заготовки корпус­ных деталей в большинстве случаев изготавливают из серого чугу­на, ковкого чугуна, цветных сплавов. Заготовки корпусных дета­лей, работающих в условиях вибраций, ударных нагрузок, скручи­вающих и изгибающих моментов, выполняют из стали, а работаю­щих в условиях агрессивной среды изготавливают из коррозионно- стойких сталей марок 3X13, ЗХ18Н10Т и др. Для сварных корпус­ных деталей применяют низкоуглеродистые стали СтЗ, Ст4. Заго­товки корпусных деталей изготавливают литьем, сваркой и штам­повкой. Литые заготовки получают литьем в землю, оболочковые формы и кокиль, для мелких деталей используют литье по выплав­ляемым моделям. Литье в кокиль или в металлические формы при­меняют для получения заготовок из цветных сплавов.

Литье под давлением используют для получения из алюминие­вых сплавов заготовок сложной формы с отверстиями, внутренни­ми и наружными резьбами. Этот способ позволяет получать точ­ность размеров по 12-му квалитету. Заготовки, полученные литьем и сваркой, подвергают термической обработке.

3. Обработка корпусных деталей.

Процесс обработки корпусной детали определяется выбором баз и размерными связями между различными поверхностями. Корпусные детали базируют, выдер­живая принципы постоянства и совмещения баз. При их изготов­лении наиболее часто используют два способа базирования: по трем плоскостям, образующим координатный угол; по плоскости и двум отверстиям, обработанным по квалитету Н7 с посадкой на два установочных пальца приспособления.

На первой операции заготовку устанавливают на необработан­ные поверхности, стремясь достичь правильного положения обра­батываемой одной или нескольких поверхностей, предназначен­ных для использования в качестве технологических баз на боль­шинстве дальнейших операций. На этой операции стремятся обе­спечить правильное распределение припусков на обработку на поверхностях, подлежащих обработке на последующих операци­ях. Часто на первой операции заготовку базируют по двум основ­ным отлитым отверстиям, если они имеют достаточные диаме­тральные размеры. Такой способ базирования обеспечивает сня­тие равномерного припуска при последующей обработке основ­ных отверстий. Для базирования используют самоцентрирующие­ся оправки или специальные приспособления.

Маршрут обработки корпусной детали включает в себя сле­дующие основные этапы:

■ обработку поверхностей, используемых в качестве тех­нологических баз при последующей обработке;

■ обработку взаимосвязанных плоских поверхностей;

■ обработку основных и крепежных отверстий;

■ отделочную обработку плоских поверхностей;

■ отделку основных отверстий.

Каждый из этапов состоит из нескольких операций в зависи­мости от вида обрабатываемых поверхностей и требований по точности. В некоторых случаях между черновой и чистовой обра­боткой в маршрут включают старение.

Установку и выверку заготовки на столе станка или на спутнике осуществляют с использованием специальных приспособлений.

Для обработки наружных плоскостей корпусных деталей применяют строгание, фрезерование, точение, шлифование и протягивание.

В зависимости от характера и расположения обрабатываемых поверхностей, масштаба выпуска деталей используют консольно-фрезерные, продольно-фрезерные (многошпиндельные), карусльно-фрезерные, барабанно-фрезерные станки с ЧПУ и многоцелевые станки. В автоматических линиях применяют агрегатно-фрезерные станки. Продольно-фрезерные станки обще­го назначения используют для чернового и чистового фрезерова­ния в мелкосерийном производстве.

В среднесерийном и крупносерийном производстве обработку ведут набором фасонных или стандартных фрез на специализиро­ванных многошпиндельных продольно-фрезерных станках. На барабанно-фрезерных станках (рис. 1) обрабатывают одновре­менно две параллельные плоские поверхности заготовок 1 и 2 предварительно и окончательно.

Рисунок 1 - Схема обработки на барабанно-фрезерном станке двух параллельных плоскостей.

Плоскости фрезеруют на карусельно-фрезерных станках (рис. 2) при непрерывном вращении стола с перекладыванием деталей попарно. Черновую и чистовую обработку выполняют по­следовательно двумя фрезами. На автоматических линиях плоские поверхности обрабатывают торцовыми фрезами с использовани­ем агрегатных продольно-фрезерных автоматов с одной или двух сторон одновременно.

Рисунок 2 - Схема обработки на карусельно-фрезерном станке двух поверх­ностей заготовки с переустановкой заготовок: 1 — съем заготовок; 2 — переустановка заготовок из позиции А в позицию Б; 3 — установка заготовки, подлежащей обработке.

Двухшпиндельные фрезерные головки 4 (рис. 3) перемещаются влево до упора 1, осуществляя последова­тельно черновую и чистовую обработку заготовки 3, которая за­фиксирована в рабочей позиции. Конвейер 2 подает следующую заготовку, при этом головки 4 перемещаются в исходное положе­ние. Затем цикл обработки повторяется. Фрезерованием за два рабочих хода (черновой и чистовой) достигают точности 10-го квалитета и шероховатости Ra 3,2... 1,6 мкм.

Рисунок 3 – Схема обработки корпусной детали на автоматической линии.

Шлифование производят на плоскошлифовальных станках периферией круга, торцом чашечного и сборного сегментного кругов. Плоское силовое шлифование маловосприимчиво к литейным коркам и прерывистым поверхностям, поэтому заготовки можно шлифовать без предварительной обработки фрезерованием или строганием при сравнительно малых припусках (3...5 мм).

В массовом производстве широко используют протягивание наружных поверхностей жестких деталей, его применяют для черно­вой и чистовой обработки, а также для зачистки и калибрования. Протягивание высокопроизводительно и его выполняют на мощ­ных и быстроходных протяжных станках протяжками из твердых сплавов со скоростью резания до 60 м/мин. Протяжные станки го­ризонтального и вертикального типов, однопозиционные и много­позиционные встраивают в автоматические линии. При высоких требованиях к точности и шероховатости поверхностей вводят от­делочную операцию, тонкое шлифование или фрезерование. В мел­косерийном производстве базовые поверхности шабрят.

Для обработки основных отверстий применяют сверла, рез­цы, зенкеры, расточные головки, расточные пластины и разверт­ки. Для отделочной обработки используют также шариковые или роликовые раскатки. Сверла применяют для предварительного сверления отверстий в сплошном материале. Отверстия диаме­тром более 30 мм, как правило, получают литьем. При сверлении по кондуктору достигают точности диаметрального размера по квалитетам Н11, HI2.

Отверстия в отливках в условиях единичного и мелкосерийного производства растачивают резцами; эта обработка обеспечивает правильное положение оси отверстия. Резцы применяют в резцо­вых головках и резцовых блоках для обработки отверстий большо­го диаметра. Зенкеры используют для черновой обработки литых отверстий, для получистовой обработки отверстий после сверле­ния или растачивания резцом. Для отверстий, точность которых не выше квалитета Н11, зенкер можно использовать для оконча­тельной обработки. Шероховатость поверхности при зенкеровании Ra 1,6 мкм и более.

Основные отверстия большого диаметра (100 мм и более) обрабатывают многорезцовыми расточными головками, оснащенны­ми пластинами из твердого сплава, они позволяют при повышен­ных режимах снимать большой припуск за минимальное число рабочих ходов и являются самым производительным инструмен­том. Чистовую обработку по квалитетам Н6—Н10 отверстия диа­метром до 400 мм осуществляют в большинстве случаев разверты­ванием. Используют развертки, оснащенные пластинами из твер­дого сплава.

Отверстия квалитетов Н8 и Н9 получают путем однократного развертывания, а отверстия квалитета Н7 — двукратного развертывания. Обработку отверстий квалитета Н6 развертыванием осу­ществляют вручную разверткой с доведенными режущими кром­ками и СОЖ. При этом получают шероховатость поверхности Ra 0,8 мкм и более.

Припуски под черновое развертывание оставляют до 0,5 мм на диаметр, под чистовое — 0,07... 0,15 мм. В серийном и массовом про­изводстве широко используют расточные блоки и плавающие пла­стины для обработки отверстий (чернового и чистового растачива­ния) диаметром до 600 мм. По сравнению с однорезцовым растачи­ванием при обработке расточными блоками или пластинами ради­альные составляющие сил резания уравновешены, что исключает изгиб оправки. Точность обработки обеспечивается по квалитету Н7 и шероховатости Ra 0,63 мкм и более. Торцовые поверхности отверстий обрабатывают подрезными резцами и торцовыми зенкерами. Подрезку торцов осуществляют также резцом или фрезой.

Обработку основных отверстий выполняют на горизонтально- расточных, координатно-расточных, вертикально-расточных, карусельных, агрегатных, многоцелевых станках и станках с ЧПУ. Точность межосевых расстояний, параллельность и перпендикулярность осей, соосность отверстий обеспечивают их обработкой с одного установа.

Рисунок 4 - Схемы растачивания отверстий на горизонтально-расточных станках оправкой (а), борштангой (б) и в специальных приспо­соблениях (в).

В единичном и мелкосерийном производстве при растачивании основных отверстий на горизонтально-расточных станках исполь­зуют три основных способа:

· обработку консольными оправками 1 (рис. , а);

· обработку борштангами с использованием опоры зад­ней стойки 2 (рис. 4, б);

· обработку в специальных приспособлениях 3 с шарнир­ным соединением расточных оправок со шпинделем станка 4 (рис. 4, в).

Подачу при каждом из этих способов осуществляют шпинде­лем или столом. Консольная обработка проще, но обеспечивает меньшую точность по сравнению с другими двумя способами.

Длина оправки и длина выступающей части шпинделя при консольном растачивании не должна превышать (5...6)d, где d - диа­метр оправки. При консольном растачивании подачу предпочти­тельнее осуществлять перемещением стола станка, так как при подаче шпинделем увеличивается вылет оправки и снижается жесткость технологической системы, что приводит к появлению погрешности размеров и формы отверстия. Растачивание борштангами с использованием опоры задней стойки применяют для растачивания длинных отверстий в крупных деталях, что связано с большими затратами вспомогательного времени на установку и выверку борштанги.

Точность межосевых расстояний и точность положения соосных отверстий относительно баз достигают растачиванием. Ко­ординатное растачивание на горизонтально-расточных станках осуществляют за один установ заготовки. При растачивании со­вмещение оси шпинделя с осью каждого из обрабатываемых от­верстий выполняют перемещением шпиндельной бабки в верти­кальном, а стола в горизонтальном направлениях в соответствии с заранее рассчитанными координатами (рис. 5).

Рисунок 5 - Схема обработки отверстий 7—5 в корпусной детали по коор­динатам.

х, у, — координаты осей отверстий, подлежащих обработке.

Этот метод ис­пользуют при обработке на станках с ручным управлением и станках с ЧПУ. При такой обработке достигается точность меж­осевых расстояний ±0,02 мм. Растачивание отверстий коорди­натным методом выполняют также на координатно-расточных станках. Эти станки отличаются повышенной точностью, имеют имеют расчётно-измерительные системы и обеспечивают высокую точность размеров и межосевых расстояний отверстий в пределах 1 ... 8 мкм.

В серийном производстве широко используют растачивание в кондукторах. Точность расположения отверстий достигают с помо­щью направляющих втулок приспособления. Приспособления име­ют различное расположение направляющих элементов (рис. 6). При растачивании с шарнирным соединением оправки со шпин­делем геометрические погрешности станка практически не влия­ют на точность обработки. В этом случае точность обработки опре­деляется точностью приспособления, величиной зазоров между оправками и втулками.

Рисунок 6 - Расположение направляющих элементов приспособлений для растачивания отверстий: а - переднее; б - заднее; в - переднее и заднее; г - двойное переднее; 1 - за­готовка; 2 - приспособление для растачивания.

На горизонтально-сверлильных станках растачивание осущест­вляют в поворотных приспособлениях, имеющих направляющие элементы. Для растачивания используют накладные кондукторы, которые базируют и закрепляют на заготовке или основании при­способления. Отверстия в кондукторе растачивают с высокой точ­ностью относительного положения на координатно-расточных станках, они соответствуют отверстиям, подлежащим обработке в корпусной детали.

Использование на расточных станках многошпиндельных рас­точных головок 4 (рис. 7) повышает производительность обра­ботки. Головку шарнирно соединяют со шпинделем 5. Шпиндели 3 головки передают крутящие моменты расточным борштангам 2, которые по кондуктору 1 растачивают несколько отверстий с па­раллельными осями в заготовке 6.

Рисунок 7 – Схема растачивания отверстий многошпиндельной головкой.

В крупносерийном и массовом производстве для обработки основных отверстий используют многошпиндельные агрегатно-расточные станки, которые работают в автоматических линиях или используются отдельно. Агрегатно-расточные станки имеют различ­ные компоновки; их силовые головки могут перемещаться в верти­кальном, горизонтальном или наклонном направлении. Цикл работы на этих станках автоматизирован. На агрегатных станках выполня­ют сверление, зенкерование, растачивание, развертывание цилин­дрических и конических отверстий, подрезку торцов, снятие фасок, растачивание различных канавок и нарезание резьбы.

В мелкосерийном производстве для обработки основных отвер­стий используют многоцелевые станки с ЧПУ, оборудованные ма­газином для автоматической смены инструмента.

Обработку крепежных и других отверстий выполняют на вертикально-, радиально-сверлильных и агрегатных станках. В зависимости от размеров и конструктивных форм корпусных дета­лей, серийности выпуска используют кондукторы коробчатого типа, накладные, поворотные кондукторы или выполняют обра­ботку по разметке.

Обработка крепежных и других отверстий небольшого диаме­тра включает в себя сверление, зенкерование, цековку, снятие фа­сок, развертывание и нарезание резьбы. В индивидуальном и мел­косерийном производстве на станках с ручным управлением об­работку ведут по разметке. При большой серийности выпуска применяют многошпиндельные и резьбонарезные головки, а так­же ведут обработку на агрегатных станках.

Отделка основных отверстий включает в себя тонкое растачи­вание, планетарное шлифование, хонингование и раскатку ролика­ми. Тонкое растачивание на алмазно-расточных станках применяют для получения высокой точности размеров отверстий по квалитетам Н6 и Н7, точности их геометрической формы (допуск на овальность и конусообразность 3...4 мкм) и прямолинейности оси отверстия. Получаемая шероховатость поверхности Ra 1,25...0,63 мкм. Такую обработку применяют для точных гладких отверстий небольших диаметров в деталях средних и небольших размеров.

Растачивание ведут однолезвийными резцами с пластинами из твердых сплавов, а также алмазными резцами и резцами, осна­щенными сверхтвердыми режущими материалами. Для обработки отверстий диаметром более 150 мм применяют внутреннее плане­тарное шлифование.

Шлифовальный круг вращается относительно оси шпинделя, совершая планетарное движение, т.е. вращение относительно оси отверстия. Продольную подачу осуществляют поступательно- возвратным движением заготовки, поперечную — перемещени­ем шлифовального круга. При этом достигают точности отвер­стия по квалитету Н6 и шероховатости поверхности Ra 0,32 мкм и более. Однако этот процесс малопроизводителен.

Хонингование выполняют на одно- или многошпиндельных хо нинговальных станках. Хонингованием обрабатывают отверстия диаметром 15...200 мм и достигают точности по квалитету Н6 и шероховатости поверхности Ra 0,08...0,04 мкм. Хонингование яв­ляется производительной отделочной операцией и применяется после развертывания и шлифования.

Раскатыванием отверстий в стальных корпусных деталях до­стигают шероховатости поверхности Ra 0,08...0,04 мкм, при этом твердость поверхностного слоя возрастает на 20...25%. Произво­дительность этого способа выше по сравнению с производитель­ностью хонингования в 5 раз. В единичном и мелкосерийном про­изводстве для обеспечения минимальной шероховатости отвер­стий используют притирку с применением мягких и твердых абра­зивных материалов.

4. Обработка корпусных деталей на станках с ЧПУ. Для повыше­ния производительности обработки корпусных деталей в мелкосе­рийном производстве используют многооперационные станки с ЧПУ (рис. 8), имеющие автоматическую смену инструмента.

Рисунок 8 - Многооперационный станок с ЧПУ для обработки корпусных деталей:

1 - многоцелевой сверлильно-фрезерно-расточный станок с ЧПУ; 2 - пульт управ­ления; 3 - шкаф ЧПУ; 4 - поворотный накопитель заготовок; 5 - приспособление-спутник; 6 - заготовка; 7 - токарный стол; 8 - инструментальный магазин.

Многооперационные станки позволяют автоматически обрабаты­вать заготовку с четырех-пяти сторон за один установ (рис. 9). На этих станках используют консольный инструмент и выполня­ют фрезерование по контуру и плоских поверхностей, координат­ное сверление и растачивание, зенкерование и развертывание от­верстий, цековку и нарезание резьбы.

На базе таких станков создают ГПС, имеющие индекс АСК (автоматизированные системы обработки корпусных деталей), оснащенные автоматическими транспортными устройствами и роботами.

Рисунок 9 - Схема технологических переходов, выполняемых при обработке заготовок корпусных деталей с одного установа на многоцеле­вом станке вертикальной компоновки:

1 - фрезерование плоскости; 2- сверление мелких отверстий; 3 - фрезерование по контуру; 4 - круговое фрезерование отверстия; 5 - растачивание главного отвер­стия; 6 - развертывание; 7 - сверление резьбовых отверстий; 8 - фрезерование канавки; 9 - фрезерование Т-образного паза; 10 - нарезание резьбы метчиками; 11 - фрезерование круговых канавок в отверстии.

На этих ГПС обрабатывают широкую номенклатуру корпус­ных деталей и выполняют черновые, получистовые и чистовые фрезерные, расточные, сверлильные, резьбонарезные и другие операции с трех-четырех сторон без переустановки заготовки.

Предварительную обработку базовых поверхностей и опера­ции, выполнение которых нерентабельно или невозможно на станках с ЧПУ (например, высокоточные координатно-расточные, шлифовальные или долбежные работы), производят вне ГПС. Иногда в состав ГПС можно ввести дополнительное оборудование для окончательных операций. Кроме станков с ЧПУ в состав авто­матизированного участка типа АСК могут быть включены коор- динатно-разметочная машина для предварительного обмера и раз­метки заготовок и контрольно-измерительная машина для автома­тического измерения окончательно обработанных корпусных де­талей. В ГПС при обработке корпусных деталей обычно использу­ется спутниковый способ транспортирования заготовок. Одной из особенностей построения маршрутного технологического процес­са в ГПС является обеспечение максимальной концентрации опе­раций на одном станке, т.е. возможность выполнения наибольше­го числа технологических переходов за один установ.

5. Контроль корпусных деталей.

Обычно у корпусных деталей контролируют следующие характеристики:

прямолинейность и правильность расположения основ­ных (базовых) поверхностей;

· размеры и форму основных отверстий;

· соосность осей отверстий;

· межосевые расстояния;

· параллельность и перпендикулярность осей;

· правильность расположения отверстий относительно основных поверхностей;

· перпендикулярность торцовых поверхностей относи­тельно осей отверстий.

Прямолинейность поверхностей контролируют уровнем или индикатором. Для измерения диаметра отверстий используют универсальные измерительные устройства: индикаторные и микрометрические нутромеры, штангенциркули, калибры-пробки. Соосность отверстий контролируют гладкими или ступенчатыми контрольными оправками. Эти оправки выполняют по квалитету h5 и с шероховатостью Ra 0,63...0,16 мкм.

При контроле отверстий больших диаметров применяют пере­ходные втулки (рис. 10, а). Межосевые расстояния и отклонения от параллельности проверяют индикаторами, микрометрами и штангенциркулем. Правильность расположения оси отверстия относительно основной поверхности (параллельность) проверяют с помощью индикаторов (рис. 10, б). Отклонение от перпендику­лярности осей отверстий контролируют оправками с индикатора­ми. Контроль перпендикулярности торцов поверхности относи­тельно оси отверстия выполняют посредством индикатора с помо­щью щупа и калибра (рис. 10, в).

б в

Рисунок 10 - Схема контроля корпусной детали (а - в):

7 - корпус; 2 - втулка; 3 - оправка; 4 - индикатор; 5 - калибр.

Специальные контрольно-измерительные устройства с ЧПУ позволяют контролировать точность комплекса параметров кор­пусной детали.

Контрольные вопросы.

1. Каково назначение корпусных деталей?

2. На какие группы модно условно подразделить корпусные детали?

3. Из каких типовых поверхностей состоят корпусные детали?

4. Какие методы их обработки наружных плоскостей КД вам известны?

5. Как можно обработать основные отверстия?

6. На каком оборудовании можно выполнить обработку крепёжных и других отверстий?

7. Какие виды отделочных работ КД вам известны?

8. В чём особенность обработки КД на станках с ЧПУ?

9. Что и чем контролируют на КД?